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QJ 20009-2011 卫星导航接收机射频集成电路性能要求及测试方法PDF文本

QJ中华人民共和国航天行业标准FL1650QJ20009—2011卫星导航接收机射频集成电路性能要求及测试方法箭麦J77 Performance requirements and test methods for RFIC of GNSS receiver2011一07一19发布2011一10一01实施国家国防科技工业局发布理到素前阀Z.ZC.ET
QJ20009一2011前言木标准由中国航天科技集团公司提出。本标准由中国航天标准化研究所归。本标准起草单位：西安华迅微电子有限公司、北京安华北斗信息技术有限公司。本标准主要起草人：周闻益、魏让、刘乾坤、李冬航、刘学孔。J.NE1理甄Z.ZC.ET
QJ20009-2011卫星导航接收机射频集成电路性能要求及测试方法1范围本标准规定了民用卫星导航接收机射频集成电路（以下简称集成电路）的总体架构、技术要求和测试方法等。本标准适用于民用卫星导航接收机及兼容接收系统使用的射频集成电路的研制、生产、采购、性能测试与评估。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T2423.1一2001电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温GB/T2423.2一2001电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温GB/T2423.3一2006电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab:恒定湿热试验GB/T242302008电立电产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc振动（正弦）JESD22-A114-E静电放电敏感度测试一人体模型JESD22-A115-A静电放电敏感度测试一机器模型JESD78A集成电路闩锁效应测试3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1IdB压缩点输入功率input of 1dB compression point使增益比线性放大器增益下降1B所对应的输入信号功率。3.2输入三阶互调截点input third-.order intercept point两个频率相近的信号同时输入到系统巾，由系统的非线性产生的三阶互调项与基波项经过线性外推得到的功率相等点所对应的输入信号功率。3.3噪声系数noise figure输入信噪比与输出信噪比的比值。3.4下变频down conversion射频信号与本振信号通过混频器进行频率变换，射频信号与本地振荡信号的差频信号。理筑素衬网Z..ET
QJ20009—20113.5镜像频率image frequency在射频信号下变频过程中，以本地振荡器频率为参考，与射频信号频率对称的频率。3.6镜像抑制比image rejection ratio在中频输出端有用信号产生的中频信号与镜像信号产生的中频信号的功率比。3.7混叠频率aliasing frequency对中频信号进行采样时，频率值等于采样信号频率与中频之差的干扰信号频率。3.8混叠抑制比aliasing frequency rejection ratio在模数转换器输出端有用信号产生的输出信号与混叠信号产生的输出信号的功率比。3.9自动增益控制automatic gain control根据接收机输入信号的强弱而自动调整增益的过程。3.10本振相位噪声phase noise of local oscillator在偏离本振信号△处些，由相位起伏起的单位带宽内的噪声功率与本振信号功率之比。3.11共主笑2.0Z.闩锁效应latch upCMOS工艺所特有的寄生效应，由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-pn-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成门锁。4缩略语下列缩略语适用于本标准。ADCanalog/digital converter,模数转换器：AGC-automatic gain control,自动增益控制：ESD-electronstatic discharge,静电放电：GNSS一global navigation satellite system,全球卫星导航系统；IF一intermediate frequency,中频：LNA—low noise amplifier,低噪声放大器：PLL一phase locked loop,锁相环：RF-radio frequency,射频；RFA一-radio frequency amplifier,射频放大器：RFIC-radio frequency integrated circuit,射频集成电路.5要求5.1集成电路架构一般的集成电路功能模块架构可采用图1，此架构为低中频结构。亦可采用超外差架构或零中频架2理筑Z.ZS心.ET
QJ20009-2011构等。LNA滤波酥RFA中烦滤被基ADC可片内集成RFICPLL图1集成电路架构图天线接收到的卫星导航信号经低噪声放大器(LNA)(可片内集成)放大和片外滤波器滤波后，再经射频放大器(RFA)放大，然后由混频器进行下变频处理，导航信号从射频信号变换成频率较低的中频信号。混频器在进行下变频转换时，同时也会产生和频信号（载波频率十本振频率）及本振信号的高次谐波等，因此在混频器之后需要使用中频滤波器进行滤波处理。然后信号由自动增益控制放大器(AGC)放大至恒定的幅值，最后通过模数转换电路(ADC)转换为数字信号，进入基带处理集成电路进行后处理。5.2性能要求5.2.1直流特性s2是孺箱J.NE可表1集成电路工作电流集成性ADC输出位数集成电路工作电流mA片内LNA1~2≤2034≤35片外LNA1~2≤163一4≤315.2.1.2漏电流漏电流应不大于20μA。5.2.2输入电压驻波比输入电压驻波比应不大于2.0。5.2.3总增益总增益与中频滤波器3dB带宽、ADC所要求的输入电压有效值等有关。其等于ADC所要求的输入电压有效值所对应502负载的功率与集成电路输入端所对应中频滤波器3B带宽内的白噪声功率之比。总增益应满足：a)使用片外LNA时集成电路在AGC最小增益处的总增益应不小于45dB:b)使用片内LNA时集成电路在AGC最小增益处的总增益应不小于65B。5.2.4噪声系数噪声系数应满足：a)使用片外LNA时集成电路噪声系数应不大于IOdB:b)使用片内LNA时集成电路噪声系数应不大于2dB。3理甄Z.ZC.ET
0J20009-20115.2.51dB压缩点输入功率IdB压缩点输入功率应满足：a)使用片外LNA时集成电路在AGC最小增益处的IdB压缩点输入功率应不小于-60dBm:b)使用片内LNA时集成电路在AGC最小增益处的IdB压缩点输入功率应不小于-80dBm。5.2.6增益控制范围增益控制范围应不小于40B。5.2.7输入三阶互调截点输入三阶互调截点应满足：a)使用片外LNA时集成电路在AGC最小增益处的输入三阶互调截点IIP3应不小于-S0dBm:b)使用片内LNA时集成电路在AGC最小增益处的输入三阶互调截点IP3应不小于-70dBm。5.2.8镜像抑制比镜像抑制比应不小于20dBc。5.2.9带外抑制中频频率()+50MHz处应不小于50dBc。5.2.10本振相位噪声木振相位噪声应满足：a)偏离本振频率100Hz处，相位噪声应不人于-65dBc/Hz:b)偏离本振频率1kHz处x相位噪声应不大于dBc/Hzc)偏离木振频率1oH2处相位噪声应不大子85 dBc/Hz:Jd)偏离木振频率1MHz处，相位噪声应不大于-1I0dBc/Hz。5.2.11正交特性对于正交解调的集成电路应满足：a)相位误差应不大于4°：b)幅度误差应不大于0.5dB。5.2.12ADC输出特性一位到四位ADC数字输出均可，ADC输出位数对信号载噪比的恶化程度应满足表2的要求。表2ADC输出特性对信号截噪比恶化程度ADC输出位数dB1≤1.52≤0.73≤0.34≤0.15.2.13传导杂散传导杂散应满足：a)使用片外LNA时集成电路传导杂散应不大于-8OdBm:b)使用片内LNA时集成电路传导杂散应不大于-100dBm。5.2.14混叠抑制比混叠抑制比应不小于20dBc。4理甄Z.ZC.ET
QJ20009-20115.3电源特性在电源电压变化±10%的范围内都能正常工作，并满足5.2的要求。5.4ESD及闩锁效应性能人体模型抗ESD电压应不小于2000V:机器模型抗ESD电压应不小于200V,在JESD78A测试标准下，集成电路无门锁效应。5.5环境适应性5.5.1高温工作温度为85℃时，集成电路应能正常工作，并满足5.2的要求。5.5.2高温贮存集成电路应能承受125℃高温贮存实验，并满足5.2的要求。5.5.3低温工作温度为-40℃时，集成电路应能正常工作，并满足5.2的要求。5.5.4低温贮存集成电路应能承受-65℃低温贮存试验，并满足5.2的要求。5.5.5湿热集成电路应能在温度为40℃±2℃、相对湿度为93%±3%的环境下止常工作，并满足5.2的要求。5.5.6振动集成电路在表3规定的频率范围承受正弦波垂直振动时，应能正常玉作，保持结构完好，并满足5.2的要求。英可里紧2，，特韩表3振动测试的正弦波频率振幅HzmV512.5±1.6>12.5-25±0.38>25~500.16测试方法6.1测试条件6.1.1测试环境除另有规定外，测试应在以下环境下进行：a)温度：15℃~35℃：b)相对湿度：25%~75%：C)气压：86kPa~106kPa。6.1.2集成电路测试板设计要求测试板设计要求如下：)电源线和地线应加滤波电容以减少纹波和噪声：b)射频信号线之间应避免相互干扰：?)射频输入和中频输出端均可转为标准的N型。6.1.3参考振荡器要求在-40℃~85℃温度变化范用内，频率稳定度应不大于±2ppm:偏离输出频率1kHz处，相位噪声应5理甄Z.ZC.ET
QJ20009-2011不大于-120 dBc/Hz:输出幅度符合集成电路输入要求。6.1.4接地所有测试仪器设备及被测集成电路均应良好接地。6.1.5电磁环境测试场地周围应没有大的电磁干扰源，如通信基站、雷达、电火花等。测试场地的电磁干扰强度应不影响集成电路及单元功能模块的性能测试。6.1.6测试设备要求测试所用仪器设备应经过计量部门检定合格，具有检定合格证，并在检定有效期内。测试所用仪器的量程应能覆盖所测试指标范围，并至少有10%的余量；应有足够的分辨率、准确度和稳定度：除另有规定外，其精度应至少优于被测指标精度一个数量级。6.2集成电路测试方法6.2.1概述除另有规定外，集成电路均应在工作模式下进行测试。测试应在中频输出阻抗502的条件下进行，若中频输出阻抗不满足502要求，则应匹配到502后再进行测试。6.2.2直流测试6.2.2.1测试设备直流测试所用设备包括：。装Z.J.NE可?)电流计。6.2.2.2测试程序直流测试程序如下：a)按照图2连接设备仪器：b)按标称电压加电，切换至工作模式测得集成电路总电流：?)按标称电压加电，切换至待机模式测得集成电路漏电流。蔽测件电流计直流稳压电源参考振荡器图2集成电路直流测试框图6.2.3输入电压驻波比6.2.3.1测试设备输入电压驻波比测试所用设备包括：a)矢量网络分析仪：b)参考振荡器：?)直流稳压电源。6.2.3.2测试程序输入电压驻波比测试程序如下：a)在要求的频率范围内校准矢量网络分析仪：6理甄Z.ZC.ET
QJ20009-2011b)按照图3连接仪器设备：?)按标称电压加电，测出在规定频段上的输入电压驻波比。矢量网络分析仪被测件直流稳压电源参考振荡器图3集成电路输入电压驻波比测试框图6.2.4总增益6.2.4.1测试设备总增益测试所用设备包括：a)信号源：b)频谱仪：c)参考振荡器：d)直流稳压电源。6.2.4.2测试程序总增益测试程序如下：a)按照图4连接仪器设备，使AGC处于最小增益处，频谱仪为峰值检测模式：b)信号源频率为信号源输出功率为P?才般在-25dBm今115dBm之间Tc)按标称电压加电，需出中频输信号功率P,集成电路总增益Gr的计笄方法见公式(1)。Gain=P-p...1)式中：Gaim—集成电路总增益，单位为分贝(dB):P一中频输出信号功率，单位为分贝毫瓦(dBm):PF—信号源输出功率，单位为分贝毫瓦(dBm)。直流稳压电源位号源5技测件频谁仪参考振荡器图4集成电路总增益测试框图6.2.5噪声系数6.2.5.1测试设备噪声系数测试所用设备见6.2.4.1。6.2.5.2测试程序噪声系数测试程序如下：a)按照图4连接仪器设备：b)按标称电压加电，信号源打开，频谱仪为蜂值检测模式，按照6.2.4的测试方法测得通道增益G:?)按标称电压加电，信号源关断，频谱仪为功率检测模式，测得中频输出噪声功率谱密度S(7理甄Z.ZC.ET
QJ20009-2011噪声系数计算方法见公式（②）。NF=174+S。f）-G-NL..(2)式中：NF—噪声系数；So)一中频输出噪声功率谱密度，单位为分贝毫瓦每赫兹(dBm/Hz):G—通道增益，单位为分贝(dB):NL插入损耗，单位为分贝(dB)。6.2.61dB压缩点输入功率6.2.6.1测试设备1dB压缩点输入功率测试所用设备见6.2.4.1。6.2.6.2测试程序1dB压缩点输入功率测试程序如下：a)按照图4连接仪器设备，使AGC处于最小增益处，频谱仪为峰值检测模式。b)信号源频率为r,功率为Ps(dBm)。c)按标称电压加电，使信号源的输出功率比集成电路规定的1dB压缩点输入功率低30B。为保证被测集成电路工作在线性范围，将信号源的输出功率增加3B,颜谱仪测得的集成电路输出功率也应相应增加3dB。否则，就要将信号源的输出功率减少约10B,并重复上述过程。d)按适当步进（议值为0.5B增加信号源的输出功率，绘制频谱仪测得的集成电路输出功率随信号源输出功率变化的关系曲线（须在曲线斜率突变处增加测试点数），并标出集成电路输出功率相对于线性响应值下降1dB的点，其对应的输入功率即为集成电路的1B压缩点输入功率，见图5。线性区1dB:缩点输入功*（dBm）图5集成电路输出功率与输入功率响应曲线6.2.7增益控制范围6.2.7.1测试设备增益控制范围测试所用设备包括：a)信号源：b)频谱仪；?)参考振荡器：理甄Z.ZC.ET
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